1. Cel ćwiczenia

Celem przeprowadzonego przez nas ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika filtracji „k” poprzez analizę składu granulometrycznego skał sypkich metodą sitową. Metoda sitowa ma na celu badanie składu granulometrycznego skały, przez rozdzielenie poszczególnych frakcji za pomocą sit. Analizę sitową wykonuje się przez wstrząsanie wysuszonej próbki skały najczęściej przez komplet ośmiu sit. Wykonuje się ją w celu oznaczenia składu uziarnienia skał sypkich. Przez skład uziarnienia należy rozumieć wymiar ziaren budujących skałę oraz procentowy udział w składzie skały ziaren o określonych wymiarach.

Na podstawie wyników analizy wykreśla się krzywą uziarnienia, a na jej podstawie określimy rodzaj badanej skały, średnicę efektywną i wskaźnik równomierności uziarnienia. Naszym zadaniem będzie również określenie wielkości współczynnika filtracji za pomocą wzoru empirycznego.

Do wykonania ćwiczenia odważyłyśmy wysuszoną próbkę skały o ciężarze 500g. Próbkę tę wsypałyśmy do górnego sita w komplecie ośmiu sit. Próbkę tę przesiewałyśmy za pomocą mechanicznego wstrząsania całego kompletu sit. W wyniku tego poszczególne frakcje zostały rozdzielone i zatrzymane na sitach. Na denku zaś zebrały się ziarna, których nie zatrzymało sito o najmniejszych średnicach oczek. Po przesianiu próbki każdą zatrzymaną na poszczególnych sitach i denku frakcję zważyłyśmy z dokładnością do 0,01g. Po zważeniu obliczyłyśmy procentową zawartość każdej frakcji.

2. Obliczenia

1. Procentowa zawartość wagowa poszczególnej frakcji S_i [%].

Wzór:

Gdzie:

g_i - ciężar frakcji zatrzymanej na sicie [g]

G_s - ciężar całej próbki wziętej do analizy [g]

G_s = 500g

Wyliczone dane zamieszczone zostały w poniższej tabeli:

średnica poszczególnych frakcji (średnica oczek sit) od - do	ciężar poszczególnych frakcji gi	procentowa zawartość wagowa poszczególnych frakcji Si	Suma % wagowych kolejnych frakcji Ei
mm	g	%	%
< 0,05	1	0,2	0,2
0,05-0,10	2	0,4	0,6
0,10-0,25	129	25,8	26,4
0,25-0,50	202	40,4	66,8
0,50-1,00	129	25,8	92,6
1,00-2,00	23	4,6	97,2
2,00-5,00	9	1,8	99,0
>5,00	5	1,0	100,0

2. Średnica efektywna d_e (odczytana z wykresu uziarnienia gruntu).

d_e = 0,15 mm

3. Wskaźnik równomierności uziarnienia U.

Wzór:

gdzie:

d₆₀ - średnica zastępcza odpowiadająca zawartości 60 % ziaren na krzywej

uziarnienia => odczytane z wykresu: 0,45 mm

d_e - średnica efektywna d₁₀: 0,15 mm

U = 0,45 : 0,15 = 3,0

4. Współczynnik filtracji „k” (według wzoru Hazena).

Wzór:

gdzie:

K₁₀ - współczynnik filtracji przy temperaturze 10^°C, w [m/dobę]

C - współczynnik zależny od U

d_e - średnica efektywna w [mm] (d₁₀)

C=800

U=3,0 - bierzemy więc wartość C dla przedziału 2<U<4, tak więc C= 800.

K₁₀= 800* (0,15)² = 18,0 m/dobę = 2,083*10^-4 m/s

3. Dokładność wykonanych pomiarów

Każdą zatrzymaną na poszczególnych sitach i denku frakcję zważyłyśmy z dokładnością do 0,01g, tak samo jak masę próbki. Wartość procentowej zawartości wagowej poszczególnych frakcji S_i , obliczona została z dokładnością 0,1 %. Wartość wskaźnika równomierności uziarnienia U obliczona została z dokładnością do 0,1. Natomiast z dokładnością 0,001 m/s obliczyłyśmy wartość współczynnika filtracji „k”.

4. Wnioski

Na podstawie wykresu krzywej uziarnienia stwierdzamy, że badana przez naszą sekcję próbka skalna zalicza się do frakcji piaskowej, której przedział określa średnicę od 0,05mm do 2,0 mm. Dokładniejsza klasyfikacja pozwala na przyporządkowanie jej do klasy ziarnowej: piasek średnioziarnisty.

Wskaźnik równomierności uziarnienia U określa badaną skałę jako równomiernie uziarnioną.

Korzystając z tabeli podziału skał wg własności filtracyjnych oraz wyliczonego współczynnika filtracji „k” stwierdzamy, że analizowana próbka skalna charakteryzuje się dobra przepuszczalnością.

---